郁龍清

（深圳市南山區(qū)建筑工務(wù)署，廣東 深圳518052）

1 概 述

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代城市景觀設(shè)計(jì)的發(fā)展，城市橋梁越來(lái)越重視藝術(shù)化、特色化。梁拱組合橋梁建成后，具有中國(guó)傳統(tǒng)拱橋的外觀特征，融傳統(tǒng)文化精華與現(xiàn)代美學(xué)精神為一體,極富魅力。因此，越來(lái)越受到廣大工程師重視。

某項(xiàng)目橋梁工程跨越河流，該河為流域內(nèi)唯一的河流，河道長(zhǎng)、河面寬，是區(qū)域內(nèi)重要的防洪、景觀工程。項(xiàng)目橋梁與河堤平交，橋梁結(jié)構(gòu)體系為1跨62 m 下承式簡(jiǎn)支梁拱組合橋，橋梁斜交角30°。橋面全寬22 m，橫向布置為4 m（人行道）+1.5 m（緊急停車(chē)帶）+3.75 m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+3.5 m（索區(qū)）+3.75 m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+1.5 m（緊急停車(chē)帶）+4 m（人行道）=全寬22 m。主梁為等截面鋼箱梁，單箱五室，頂板寬22.0 m，底板寬16.0 m，懸臂翼緣寬3.0 m，道路設(shè)計(jì)中線處梁高1.4 m，底板水平，頂板雙向1.5%橫坡，橋面橫坡由鋼箱梁腹板高度進(jìn)行調(diào)整。拱肋由雙拱組成，雙肢拱肋繞拱腳向外旋轉(zhuǎn)15°，在拱梁結(jié)合處匯合為單肢拱肋即拱腳。拱軸線為二次拋物線，矢高12.2 m，計(jì)算跨徑61 m，矢跨比為1/5，拱腳截面為2.0×0.8 m 矩形，雙肢拱肋截面為2-0.8 m×0.8 m，雙拱間設(shè)置5 道橫梁。吊桿16對(duì)，順橋向間距3.0 m，邊吊桿與次邊吊桿為2 根，梁拱連接；剩余吊桿由3 根呈Y 型布置。吊桿長(zhǎng)度約2.7～5.5 m。吊桿與拱肋、鋼梁及連接板均采用耳板銷(xiāo)鉸式錨固。

根據(jù)以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：對(duì)于簡(jiǎn)支梁拱組合梁橋，常用的施工方案有：少支架現(xiàn)場(chǎng)拼裝法、滿堂支架施工法，均需在河道中布置臨時(shí)支墩。本項(xiàng)目橋梁跨越河道為區(qū)域內(nèi)的“母親河”，河道管理部門(mén)要求橋梁施工期間不得在河道中布置臨時(shí)支墩。結(jié)合場(chǎng)地周邊限制條件，經(jīng)多方案反復(fù)比選后，施工方案確定采用頂推法。

2 頂推施工方案設(shè)計(jì)

2.1 總體方案

頂推法施工可采用鋼箱梁裸梁頂推或梁拱組合后整體頂推。當(dāng)采用裸梁頂推法施工時(shí)，在裸梁就位后,在梁體上布置臨時(shí)墩，拼裝拱肋。受設(shè)計(jì)洪水位及橋梁兩側(cè)銜接道路限制，主梁結(jié)構(gòu)高度最大僅為1.4 m，裸梁頂推就位后，主梁的應(yīng)力、變形均超過(guò)規(guī)范允許值。因此采用梁拱組合后整體頂推。

2.2 導(dǎo)梁方案

在頂推架梁時(shí)，為保證梁在移動(dòng)時(shí)的縱向抗傾覆穩(wěn)定性，同時(shí)減少梁的懸伸長(zhǎng)度從而降低梁應(yīng)力，在梁的前端加拼的一段導(dǎo)梁。本項(xiàng)目導(dǎo)梁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度45 m，為頂推跨徑的0.725 倍。

頂推過(guò)程中傾覆力矩最大的工況為導(dǎo)梁最大懸臂狀態(tài)，該工況下最易發(fā)生傾覆，見(jiàn)圖1。

圖1 抗傾覆計(jì)算簡(jiǎn)圖（單位：mm）

G1 為單層導(dǎo)梁自重，G2 為桁架導(dǎo)梁自重，G3 為鋼箱梁懸挑段自重，G4 為鋼箱梁在支撐架上的重量。

G1=500 kN，G2=800 kN，G3=2250 kN，G4=7050 kN，

抗傾覆驗(yàn)算如下：

傾覆彎矩M傾=500×47.5+800×25+2250×7.5=60625 kN·m

抗傾覆彎矩M抗=7050×23.45=165322.5 kN·m

M抗/M傾=165322.5/60625=2.73，抗傾覆滿足要求。

2.3 臨時(shí)支撐措施

頂推過(guò)程中，主梁臨時(shí)支點(diǎn)隨施工過(guò)程不斷變化，梁、拱間連接構(gòu)件受力也不斷變化。吊桿為柔性構(gòu)件，只承受拉力，不能承受施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的壓力。因此，頂推過(guò)程中需設(shè)置剛性臨時(shí)梁拱支撐，支撐結(jié)構(gòu)采用DN630×12 mmQ345 鋼管，共設(shè)10對(duì)臨時(shí)支撐架（見(jiàn)圖2）。

圖2 梁拱臨時(shí)支撐現(xiàn)場(chǎng)照片

另外，為保證鋼箱梁在頂推滑移過(guò)程中的局部承壓安全性，對(duì)頂推位置的鋼箱梁腹板加厚，并增加加勁肋板進(jìn)行加固。

2.4 頂推設(shè)備

頂推核心設(shè)備為步履式頂推設(shè)備，該設(shè)備是一種自平衡的頂推設(shè)備，不會(huì)對(duì)下部支架產(chǎn)生水平推力，通過(guò)組合千斤頂來(lái)實(shí)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)的頂升、水平移位及側(cè)向糾偏等動(dòng)作。

步履式頂推設(shè)備的工作原理是豎向頂升油缸頂起主梁，水平頂推油缸完成向前推移，落梁后擱置于臨時(shí)支墩上，千斤頂回油完成一個(gè)行程的頂推工作。

2.5 頂推施工驗(yàn)算

采用Midas 和SAP2000 兩款有限元分析軟件對(duì)鋼箱梁及導(dǎo)梁進(jìn)行施工階段計(jì)算。按照頂推施工步驟，每頂進(jìn)5 m 劃分一個(gè)施工階段，整個(gè)施工過(guò)程（包含前導(dǎo)梁安拆，支撐體系轉(zhuǎn)化等）分為20 個(gè)施工階段。

根據(jù)計(jì)算：導(dǎo)梁最大正應(yīng)力170 MPa；導(dǎo)梁最大豎向位移為0.246 m，發(fā)生在最大懸臂狀態(tài)；施工過(guò)程中梁體最大應(yīng)力出現(xiàn)在梁與導(dǎo)梁相交的部分，局部應(yīng)力為219 MPa。計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求，證明頂推施工中采用的導(dǎo)梁、梁拱臨時(shí)支撐方案合理。

2.6 頂推設(shè)備選用

根據(jù)表1 結(jié)果，可計(jì)算出頂推系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)，其中水平千斤頂根據(jù)滑道摩擦系數(shù)及最大支點(diǎn)反力確定。全橋共計(jì)投入13 套頂推設(shè)備，布置在臨時(shí)支撐架的中心位置，負(fù)責(zé)鋼箱梁的起頂、縱向推移以及側(cè)向調(diào)整。

表1 各工況下支點(diǎn)反力表 單位：kN

頂推設(shè)備型號(hào)參數(shù)：

（1）額定頂升能力：4750 kN。

（2）頂升行程：200 mm。

（3）額定推移能力：1000 kN。

（4）推移行程：1000 mm。

（5）主結(jié)構(gòu)外形尺寸：長(zhǎng)3 m×寬0.7 m×高1.5 m。

（6）水平糾偏能力（±30 mm）。

（7）泵站配置：1 套泵站驅(qū)動(dòng)6 套頂推設(shè)備。泵站額定壓力：25 MPa。泵站控制方式：變頻。泵站功率：60 kW。

3 頂推施工主要控制要點(diǎn)及措施

3.1 軸線控制

在鋼箱梁頂推過(guò)程中，包括鋼箱梁兩側(cè)頂推不同步在內(nèi)的多種因素可能會(huì)造成橋梁軸線偏離理論位置，影響橋梁的水平線形。因此，為了控制鋼箱梁在頂推過(guò)程中的軸線始終處于允許范圍，導(dǎo)向糾偏十分重要。

在施工過(guò)程要保證頂推同步，頂推千斤頂施力分辨率要高，以保證各墩及墩兩側(cè)頂推點(diǎn)上施力大小一致。頂推過(guò)程中要對(duì)橋梁軸線偏位進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，如發(fā)現(xiàn)有過(guò)大偏差，可通過(guò)調(diào)整頂推設(shè)備的側(cè)向調(diào)整液壓缸等措施實(shí)現(xiàn)糾偏。

3.2 同步頂推保證措施

在頂推過(guò)程中雖然不能保證摩擦力完全一致，但可通過(guò)千斤頂?shù)耐絹?lái)保證頂推力的一致以減小結(jié)構(gòu)偏轉(zhuǎn)的不利情況發(fā)生。

當(dāng)頂升千斤活塞伸出將主梁頂起后，頂推千斤活塞伸出將梁頂推前移，此過(guò)程需進(jìn)行位移同步控制、壓力均衡控制、橫向調(diào)節(jié)控制。主控臺(tái)除了控制所有頂推千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動(dòng)作之外，還必須保證所有頂推千斤頂每行程的同步。

其控制策略為：同一支撐架上的水平頂推千斤頂中以其中一臺(tái)頂為主動(dòng)點(diǎn)，以一定速度伸缸，其余水平頂為隨動(dòng)點(diǎn)并與其比較，每臺(tái)頂與其的位移量差控制在設(shè)定值以內(nèi)，若某臺(tái)頂伸缸較快，則減小相應(yīng)的比例閥的流量，反之，則增大相應(yīng)比例閥的流量。

不同支撐架上水平頂推千斤頂?shù)耐娇刂品绞綖椋阂阅骋恢渭苌系钠渲幸慌_(tái)頂為主動(dòng)點(diǎn)，其余支撐架的同一軸線上的頂與之比較，若某臺(tái)頂伸缸較快，則減小相應(yīng)的比例閥的流量，反之，則增大相應(yīng)比例閥的流量，從而實(shí)現(xiàn)所有水平頂推頂?shù)耐健?/p>

同步精度控制：各支撐架之間控制在5 mm 之內(nèi)，同支撐架兩側(cè)控制在1 mm 之內(nèi)。頂推千斤頂縮缸則無(wú)需同步控制。

3.3 糾偏措施

鋼箱梁頂進(jìn)時(shí)，測(cè)量人員要利用全站儀跟蹤監(jiān)測(cè)各墩的偏位及梁體中心線位置。當(dāng)中心線偏移時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，以保證各墩頂?shù)钠痪谝蠓秶畠?nèi)。若需要側(cè)向調(diào)整，則啟動(dòng)側(cè)移液壓缸，側(cè)推滑移塊，將鋼箱梁的水平位置調(diào)整到允許范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)糾偏功能。

必須注意的是，糾偏一定要在頂推過(guò)程中進(jìn)行，不得在靜止中進(jìn)行。臨時(shí)墩頂?shù)乃轿灰朴^測(cè)非常重要，必須做到從施力開(kāi)始到梁體開(kāi)始移動(dòng)連續(xù)觀測(cè)，一旦位移過(guò)大或者鋼箱梁出現(xiàn)“爬行" 現(xiàn)象，則應(yīng)立即暫停，重新調(diào)整各頂升點(diǎn)的荷載分布。

3.4 累計(jì)誤差的控制

在鋼箱梁平移過(guò)程中，主控臺(tái)通過(guò)計(jì)算每個(gè)受力點(diǎn)水平頂推千斤頂移動(dòng)的總位移，并用最大位移量減去最小位移量得出累計(jì)誤差，若累計(jì)誤差超出要求時(shí)則停止“自動(dòng)”模式進(jìn)入“手動(dòng)”模式，單獨(dú)調(diào)節(jié)某一側(cè)油缸動(dòng)作以糾正誤差。若通過(guò)全站儀監(jiān)測(cè)到累計(jì)誤差超出要求時(shí)亦停止“自動(dòng)”模式進(jìn)入“手動(dòng)”模式，單獨(dú)調(diào)節(jié)某一側(cè)油缸動(dòng)作以糾正誤差。

4 結(jié) 語(yǔ)

本項(xiàng)目橋梁采用下承式梁拱組合結(jié)構(gòu), 拱肋設(shè)于中間, 很好地解決了橋面布置及梁體線形美觀的問(wèn)題。施工中采用頂推工藝，施工中不占用河道，滿足了河道管理部門(mén)的要求。施工中通過(guò)設(shè)置10 對(duì)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，保證在頂推過(guò)程中結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形滿足相關(guān)規(guī)范要求。

本項(xiàng)目頂推重量達(dá)10600 kN，采用多點(diǎn)頂推方式，在每個(gè)支撐架上均設(shè)置滑動(dòng)裝置和頂推裝置，將集中的頂推力分散到各個(gè)支撐架上，避免配置大型頂推設(shè)備，也能有效地控制頂推時(shí)梁體的偏移，同時(shí)，頂推時(shí)對(duì)橋梁下部結(jié)構(gòu)的水平推力非常小，除在下部結(jié)構(gòu)上設(shè)置預(yù)埋件安裝頂推設(shè)備外，不需要對(duì)下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行其他的加固處理。